浅谈沥青路面水泥稳定就地冷再生技术的应用
2016-05-23
0 引言
近年来随着交通建设事业的快速发展，我省国省干线路网已日趋完善，新建项目逐渐减少，随之而来的是大量的改扩建及大修工程。沥青路面基层大部分采用半刚性材料，目前道路出现的病害多是由于基层开裂、破碎以及强度不足等引起，需补强改善。过去的做法是将面层和基层一并挖除，然后再重新做基层和面层，这样不仅工程造价较高、施工工期较长、污染环境，并且需要长时间中断交通，给车辆和行人的通行带来不便。为解决现有传统养护改建工程施工中存在的问题，我们在国道105太和北段沥青路面大修工程中采用水泥稳定就地冷再生施工工艺对旧沥青路面进行处理。以下就国道105太和北段水泥稳定就地冷再生技术的应用做一阐述。
1 工程概况
1.1 老路概况 为了合理的选择维修方案，确定道路结构组合形式及老路冷再生厚度，我们对老路现状进行了调查及检测。国道105太和北段是国家公路网京珠线的一部分，位于太和县城以北，是连接阜阳与亳州的重要道路，也是阜阳北大门的重要出口路，路面宽度14米，路基全宽17米，路面结构形式为7cm沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石+20cm10%石灰稳定土。由于近年来该段道路交通量骤增，尤其是超载车辆的影响，往北去以运送淮河的砂料车为主，往南去以运送淮北的石料车为主，该段道路出现了不同程度的病害，主要表现为：龟裂、破碎、坑槽、沉陷、纵向裂缝、横向裂缝等。根据检测结果，老路路面状况指数为41，评定等级为次；老路平均弯沉值为75（10-2mm），弯沉值标准差为47（10-2mm），代表弯沉值为152（10-2mm）；路面强度指数为0.21，评定等级为差。
1.2 维修方案的确定 按照《公路沥青路面养护技术规范》规定，结合老路检测结果，以上路段需采取大修补强措施以提高其承载能力。由于老路病害多是由于基层开裂、破碎以及强度不足等引起，大修时需一并处理，为了解决将旧路挖除重建而存在的建筑废料的运输和堆放问题，降低工程造价，减少环境污染和破坏，提高基层的整体性能，为铺筑上层路面结构提供良好的承载力，增强新建路面使用性能的可靠性，本次大修采用先对老路进行就地冷再生然后加铺结构层的方案。
2 结构组合设计
水泥稳定就地冷再生结构组合设计与传统的沥青路面结构层设计基本相同，针对老路改建及大修而言，应充分翔实的调查收集老路交通量资料，合理的确定增长率，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次，结合设计路面等级和类型，计算设计弯沉值，从而确定冷再生厚度。本工程为二级公路，设计年限为12年，经计算一个车道上设计年限内累计轴载692.0697×104轴次（换算为标准轴载100KN），车道设计弯沉值为31.7（10-2mm），结构组合为3cm厚AC-10细粒式沥青混凝土+5cm厚AC-16中粒式沥青混凝土+18cm水泥稳定碎石+23cm冷再生水泥稳定碎石。
3 水泥稳定就地冷再生底基层级配设计
在水泥稳定就地冷再生层施工前，在原道路上取有代表性的铣刨料样品严格按照相关规范和规程进行试验，对于有机质含量超过2%或硫酸盐含量超过0.25%的旧路混合料，不得用水泥稳定就地冷再生。铣刨料单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm，其颗粒组成应在表1所列范围内。对级配不良的铣刨旧料，应通过参加部分新料以改善其级配。
水泥应选用初凝时间3h以上和终凝时间6h以上的普通硅酸盐水泥，不应使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。宜采用32.5级的水泥，水泥剂量应根据试验确定，应不低于3%，不大于5%，在满足设计强度的基础上限制水泥用量。水泥稳定碎石7天抗压强度应≥2Mpa，压实度不小于97%。
4 水泥稳定就地冷再生技术施工工艺
4.1 铺筑试验段 水泥稳定就地冷再生施工前必须铺筑试验段，其目的是为了通过现场试拌确定再生机械的操作工艺、行走速度、钻子速度，考察再生料的各项指标，验证再生料的级配，确定压实机械组合、压实工艺、碾压速度及变数，了解再生后老路的膨胀率。 试验段的长度应不短于200m，根据道路结构形式和损坏状况进行选取，使试验段要具有代表性。再生时应严格控制再生深度，如遇问题应及时解决。
4.2 施工
4.2.1 施工准备 冷再生全面施工前，应备足施工所需各种材料，并按规定进行抽检，对于不合格材料坚决拒收。根据试验段结果，配备合适的人员及机械以满足大面积基层施工需要。施工前应再次检测老路弯沉，并进行老路病害调查，对弯沉特异点及由底基层损坏引起的病害进行挖补处理，对原路的车辙、波浪等严重变形的路面应进行预整平。施工前还应清除再生路段上存在的井盖、路缘石等类似结构物，原道路表面的石块、垃圾、杂草等杂物和积水亦要彻底清除。
在再生施工之前，应在道路的两侧放置一系列的标桩（杆）作为基线，用来恢复道路的中心线。标桩（杆）的间距，曲线距离不应超过20米，直线距离不应超过40米。
4.2.2 新材料的准备 根据原道路再生深度内的平均密度，计算每平米新料的添加量。水泥采用人工撒布，为了保证水泥撒布的均匀，撒布前用石灰弹出方格，方格为一袋水泥或两袋水泥的用量，撒布时将水泥拆放在事先准备好的木板上然后人工用铁锹均匀撒在路面上，水泥撒布完后，表面应没有空白位置，也没有水泥过分集中的地点。为减少撒布后水泥损失，人工撒布水泥时，实际采用的水泥剂量应比试验室确定的水泥剂量多0.5～1.0%，撒布时间控制在施工前一小时左右，且应选择在无风天气。
4.2.3 冷再生机铣刨与拌和 本工程再生厚度为23cm，再生施工速度为5m/min，再生拌和的速度必须缓慢、均匀、连续，以使铣刨后料的级配波动范围不大，遇到网裂严重地段降低再生机组行进速度，提高铣刨转子转速。再生机后配有专人跟随，随时检查再生深度、水泥含量和含水量。水泥含量的检测采用现场及时采样做EDTA滴定试验，快速（10min内）测定水泥剂量及混合料的拌和均匀性，以确保及时准确地对水泥剂量进行调整。含水量采用酒精燃烧法做含水量试验，测定含水量变化并及时调整加水量，加水量可由再生机精确控制。再生深度的检查采用钢纤刺入土中，测量其刺入深度，看其深度是否合格，严禁冷再生施工时损坏老路底基层。再生机后还安排数人处理边线和清理混合料中的杂质以及每刀起始位置的余料，以防止影响纵向接缝、横向接缝、平整度和再生材料的密实性。
4.2.4 碾压整形 在再生机后应紧跟一台钢轮振动压路机进行初压，采用高幅低频进行压实，钢轮压路机的工作速度不得超过3km/h。在初压完成后，用平地机初步整形，测量人员每10米测量出一个断面的中桩及边桩高程，根据设计纵断面高程和横坡，按试验段确定的松铺系数1.13带线找平，高出部位用平地机刮平，局部低洼处，应用齿耙将其表层5cm以上耙松，并用新拌的混合料进行找平，不应形成薄层贴补现象。在整形过程中，严禁任何车辆通行，并保持无明显的粗细集料离析现象。整形后，当混合料的含水量为最佳含水量时，立即用光轮压路机先以高幅低频振动模式后以低幅高频模式进行压实。直线和不设超高的平曲线段，由路肩向路中心碾时，应重叠1/2轮宽，后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完路面全宽时，即为一遍。一般需碾压6～8遍。压路机的碾压速度，头两遍以采用1.5～1.7km/h为宜，以后采用1.8～2.2km/h。压路机不得在已完成的或正在碾压的路段上急刹车或调头，压路机的启动及停止都应低速、缓慢进行，以保证再生层表面不受破坏。碾压过程中，应始终保持再生层表面湿润，如水分蒸发过快，应及时补洒少量的水，严禁大量洒水碾压。从拌和开始到压实结束，应控制在水泥初凝前且在试验确定的延迟时间内完成碾压，并达到要求的密实度，同时没有明显的轮迹。在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱和超高符合设计要求。
4.2.5 接缝和调头处的处理 两工作段的衔接应搭接拌和，前一段拌和后留5～10米不进行碾压，待后一段施工时，将前段未碾压部分重新加水泥拌和，并与后段一同碾压。冷再生施工应避免纵向接缝，不能避免时应搭接拌合，搭接宽度为50cm，加水泥重新拌和后与后段一同碾压成型。纵向接缝的位置应避开慢行、重型车辆的轮迹。
4.2.6 养生 每一段碾压完成并经压实度检查合格后，应立即开始养生。养生方案可采用覆盖（吸水土工布等）养生。养生结束后，必须将覆盖物清除干净，严禁采用草帘进行养生。在养生期间应封闭交通。水泥稳定就地冷再生层养生7d经检验合格后方可铺筑上层混合料。
5 结语
水泥稳定就地冷再生不仅能解决旧路挖除重建而存在的建筑废料的运输和堆放问题，降低工程造价，减少环境污染和破坏，而且能解决基层病害，提高基层的整体性能，为铺筑上层路面结构提供良好的承载力，增强新建路面使用性能的可靠性。
参考文献：
[1]交通部公路科学研究院.公路沥青路面再生技术规范.人民交通出版社，2008.
[2]安徽省公路管理局.安徽省路网项目精细化管理与关键技术施工指南.合肥工业大学出版社，2009.
[3]辽宁省交通厅公路管理局.沥青路面水泥稳定就地冷再生基层设计施工技术指南. 辽宁省交通厅公路管理局，2007.
